并行嵌入式操作系统中断管理的研究及应用

论文摘要

随着嵌入式系统的广泛应用和嵌入式技术的飞速发展,多核处理器在嵌入式系统得到了广泛应用。多核嵌入式操作系统作为嵌入式系统的基础软件平台,也就成为研究的热点。嵌入式操作系统具有实时性好,稳定性高,可移植性强等特点。本文的主要工作是研究多核系统的中断管理,为此本文首先分析了高级可编程中断控制器APIC。APIC是X86平台多核系统广泛使用的中断控制器,重点研究了APIC的内部结构、工作原理和工作模式。然后分析了Linux对对称多处理器系统的支持,主要分析了SMP系统的启动过程,在SMP系统Linux的中断管理和SMP系统的互斥。接着介绍了多核实时操作系统内核原型ucos_SMP的设计过程。最后,设计了相应的测试用例,有效的验证了ucos_SMP功能。通过设计多核处理器操作系统内核ucos_SMP,研究了多核处理器系统对操作系统内核影响,特别是对系统引导和中断管理方面的影响。在本文中,我对多核实时操作系统内核的设计做了有意义的探索,并提出了基于双核处理器的双内核操作系统设计方案,该设计方案有效提高了双核系统的实时性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 国内外研究的现状
• 1.3 本文的主要工作
• 1.4 论文组织结构
• 第2章 高级可编程中断控制器APIC
• 2.1 APIC概述
• 2.2 Local APIC
• 2.2.1 Local APIC内部结构
• 2.2.2 本地向量表
• 2.2.3 中断目标和 APIC ID寄存器
• 2.2.4 中断传递方式
• 2.2.5 处理器间中断
• 2.2.6 中断的接受
• 2.2.7 Loacal APIC内部定时器
• 2.3 I/O APIC
• 2.3.1 I/O APIC中断控制器工作原理
• 2.3.2 I/O APIC的配置模式
• 2.4 APIC通信协议
• 2.5 本章小结
• 第3章 LINUX对SMP系统的支持
• 3.1 SMP系统 Linux的引导
• 3.2 SMP系统 Linux的中断管理
• 3.3 SMP系统的互斥
• 3.4 本章小结
• SMP内核原型设计'>第4章 UCOS_SMP内核原型设计
• 4.1 设计目标
• 4.2 双内核基本原理
• 4.3 实时操作系统uC/OS-Ⅱ
• SMP的特点'>4.4 ucos_SMP的特点
• SMP的系统启动'>4.5 ucos_SMP的系统启动
• 4.5.1 系统启动概述
• SMP系统启动流程设计'>4.5.2 ucos_SMP系统启动流程设计
• SMP的中断管理'>4.6 ucos_SMP的中断管理
• SMP中断概述'>4.6.1 ucos_SMP中断概述
• SMP中断类型'>4.6.2 ucos_SMP中断类型
• 4.6.3 Local APIC和 I/O APIC的初始化
• SMP的时钟中断'>4.6.4 ucos_SMP的时钟中断
• SMP实时任务调度'>4.7 ucos_SMP实时任务调度
• 4.7.1 多核处理器调度概述
• SMP实时任务调度模型'>4.7.2 ucos_SMP实时任务调度模型
• SMP任务调度的具体实现说明'>4.7.3 ucos_SMP任务调度的具体实现说明
• SMP的核间通信机制'>4.8 ucos_SMP的核间通信机制
• 4.8.1 自旋锁概述
• SMP自旋锁的实现'>4.8.2 ucos_SMP自旋锁的实现
• SMP系统测试'>4.9 ucos_SMP系统测试
• 4.9.1 功能测试
• 4.9.2 性能测试
• 4.9.3 测试用例分析
• 4.10 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 论文总结
• 5.2 未来展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间科研成果